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摘要:
从促进学生学习热情和提高能力角度出发，将科技竞赛引入到了高校课程考试当中，从而培养学生创新意识和创新能力，提高学生理论水平和实际动手能力。提出了与土木工程专业课程特点相适应的科技竞赛项目:模型制作竞赛、结构设计竞赛、测量竞赛和高性能混凝土配制竞赛。在阐述了这四类竞赛项目的意义和实施办法后，根据项目特点分别建立了以能力考察和比赛成绩为主要参考依据的评分标准。从而可将科技竞赛在学生中更加广泛普及，促进考核形式多样化发展，对高等教育教学改革具有一定的借鉴意义。
关键词:
土木工程;科技竞赛;考试改革;能力培养
土木工程专业课往往表现出较强的综合性、前沿性、探索性，是发展中的科学。［1］如何培养学生创新意识和创新能力，提高学生理论水平和实际动手能力，是现代高等教育的重要任务，也是近年来我国高校教育教学改革的热点内容之一。［2］科技竞赛融科学性、趣味性、竞赛性于一体，是对课堂理论知识的扩展与延伸，可有效调动学生学习热情并促进理论、实践能力的提高，因此越来越受到各类高校的重视。有学者调查，大多数学生对科技竞赛持赞同态度，学生认为科技竞赛对专业知识学习有促进作用的占绝大多数。［3，4］但与此相矛盾的是经我们进一步调查发现，目前我国多数高校往往只重视国家级、省级等少数科技竞赛，而这些竞赛又限制了参赛人数，导致仅有少数学生有资格参加而绝大部分学生无法得到锻炼机会，因此学生的积极性受到了很大程度的影响。因此如何利用学生对科技竞赛的浓厚兴趣使之引入到教学当中，使传统的教学考核方式加以改进，从而有效提高学生理论水平和实践能力，是目前亟待解决的问题。另一方面我国高校课程考试形式普遍单一。［5］学生往往为了应付考试而被迫学习，在很大程度上给学生造成了一种逆反心理，考试对学生学习理论知识反而起到负面作用，提高学生创新意识和动手能力更无从谈起。［6］针对以上问题，从培养学生兴趣和提高能力角度出发，本文由此提出将科技竞赛引入到课程考核中去，并确定了与土木工程专业课程相适应的竞赛项目并建立了考核方法。从而不但可以使科技竞赛得到广泛普及，更可以提高学生对理论知识的学习兴趣，培养学生创新意识，提高动手能力及团队协作能力，可供各类工科院校参考。
一、与课程相适应的科技竞赛项目及实施方法
土木工程专业课包含设计、施工、管理等多个方向内容，具有较强的综合性。因此应结合不同专业课的特点与具体科技竞赛有机结合，发挥最大潜能。［7］下面我们列举出具有典型代表性竞赛项目的实施办法，它们与土木工程专业课间的相互联系都非常紧密。
1．模型制作大赛。
土木工程专业课与实际紧密相连，课程知识点往往与实际工程相关。但在教学过程中常常会出现由于设备条件及其他客观因素教师仅能通过口述或多媒体展示将某一知识点转述给学生，学生只能被动地凭借想象去以一种静态的方式去消化吸收实际工程中的某些重要构件和结构体系知识，使得很多学生并不懂得所学构件的具体用途，甚至不知道构件的具体形状，如工业厂房中的檩条、房屋支撑体系、系杆等。可见对结构组成和具体构件的不甚了解可能成为学生深入学习理论知识的阻碍。模型制作，可以使学生认识不同结构构成形式和内部构造情况，从而形成直观认识。［8］该竞赛的实施过程如下:将学生分为若干组，以白卡纸或竹木条为材料围绕某一结构体系，如剪力墙结构、框架结构、排架结构、网架结构等，完成结构主体的模型制作。学生可通过实地观察和翻阅相关书籍自主完成等比例模型的制作。可根据专业方向设置为斜拉桥、拱桥、多层住宅、商场或工业厂房等模型方案。这部分竞赛项目可配合专业基础课设置考核内容，以帮助学生通过观察、学习、讨论对土木工程结构有所了解。制作完成后进行答辩，说明结构模型中各部分构件的几何意义以及各构件的连接方式，由教师给出综合评判分数，并将此成绩作为平时分记录到期末考核成绩当中。
2．结构设计竞赛。
建筑、桥梁结构设计是贯穿土木工程专业课的核心内容，贯穿于理论、课程设计教学环节当中。［9］但由于没有工程经验学生往往只知道像数学公式一样照本宣科地去按步骤计算。对是否有更合理的设计方案、是否适用于实际工程、结构承载力理论计算值与实际值之间有多大差异、结构是否以预先估计的形式破坏等重要问题几乎都毫无概念，这就造成了纸上谈兵的误区。结构设计竞赛通过将学生亲自设计制作的结构模型进行加载试验，验证设计方案的合理性，使学生懂得不但要学会结构设计，更应对结构的优化设计给予高度重视。该竞赛的实施过程如下:该竞赛由教师设定一个结构类型，如多层框架结构、大跨度桁架结构、拱桥结构、剪力墙结构等，限制结构材料用量或最大加载量，由学生根据理论知识进行内力分析和截面设计，以材料用量最少而承重最大作为最佳方案。在此过程中学生根据设计计算结构制作模型进行加载试验，对理论设计方案进行检验并通过反复调整方案对结构进行优化。学生在此过程中对设计方案有了一个试验验证的机会，通过优化结构，达到创新目的。
3．测量竞赛。
场地测量是土木工程建造施工的开始，也是学生步入施工行业领域的基本技能。如果能熟练掌握测量仪器的操作并能得到准确的测量结果，对学生毕业后尽快适应工作增强信心有极大帮助。一般高校测量课往往配有测量实习，主要任务是使学生掌握基本的测量理论及工程测量原理，熟练使用各种基本的测量仪器和工具。但在实习过程中我们发现学生往往热情不高，多数是以完成教师布置的任务为目标，而并不在意仪器操作规范性和测量结果的准确性。该竞赛的实施过程如下:首先由教师选定比赛测量场地，给定现场起、终水准点位置及高程。按指定附合水准路线完成四等水准测量工作，观测方法采用往测，顺序为“后－前－前－后”，测站点的选择可以使用钢卷尺，并由参赛人员完成。填写相应表格，并进行计算检核及高差闭合差的计算。严格按仪器的操作要求作业，每站要完成安置仪器、整平、照准、读数等步骤。精度要求符合《国家三四等水准测量规范》。最后的成绩评分标准为:水准比赛总成绩(100分)=四等水准测量速度(40分)+观测过程(20分)+计算及检核(40分)。在测量过程中注意观察学生操作仪器的规范性并将测量结果与真实数据进行对比，强调了测量精确度的重要性，使学生态度得以纠正。［10］
4．高性能混凝土配制竞赛。
混凝土是土木工程结构的主要材料，高强、耐久、良好的塑性性能是其今后一段时间的主要发展方向。该竞赛的实施方法如下:将学生分组，每组制备混凝土试块6件，尺寸为150×150×150mm，同时提交所用混凝土材料配合比设计方案、拌和物出机坍落度测定结果和时长2～3min的拌和物坍落度测定结果。试件龄期为28±2天，试件成型时必须在试件上标明日期，标准条件养护。竞赛前将6块试件在水中浸泡24小时，随机取出3块试件擦干表面水后测量几何尺寸并称重，然后将试件进行抗压强度测试。其余试件保留备查。混凝土组成材料:水泥，天然或人工的粗、细骨料，矿物掺合料，水，混凝土外加剂(减水剂、引气剂、增稠剂、……)等，不得掺加各种纤维等其它材料，作为混凝土必须含有粗骨料，采用的再生材料要在设计方案中说明。通过加载试验测得各组提交的混凝土立方体抗压强度和塑性性能作为评判依据，给出最终排名。并由学生答辩说明添加何种外加剂以及改变混凝土强度性能的理论依据。该竞赛可以促进学生查阅相关教材和参考书，根据影响混凝土性能的影响因素入手，在不断提出新思路、验证方案、调整方案过程中锻炼了学生创新思维。
5．科技竞赛与土木工程专业课的对应关系。
二、科技竞赛考核方法的建立
科技竞赛的最终目的是培养学生的学习兴趣和提高能力，应合理安排考核内容。在实施过程中可采用不同的考核方式灵活运用，我们建议可采用下面两种形式。
1．以能力为主要考察对象的评分标准。
这种评分方法是以学生在竞赛过程中所体现出的各项能力作为主要评分依据，淡化了最终结果的比重。更适合于以完成主要成果为主的竞赛项目，如桥梁模型制作、工业厂房模型制作等，也避免了由于临场发挥等偶然因素影响成绩，同时可以对作品完成效果不理想的同学起到鼓励作用。具体分值比重可按如下方法设置。
(1)创新意识和能力，主要考察学生完成作品所体现出的创新性，避免千篇一律，鼓励突破以往作品的固有形式，表现出自己的风格和特点，这部分占总分值的比重为25%。
(2)专业知识运用能力，主要考察学生根据所学专业知识的实际应用情况，可根据计算书、模型说明等材料做出综合评判，这部分占总分值的比重为25%。
(3)动手能力，主要针对学生模型制作的美观性、完整性、精确性给出评判，这部分占总分值的比重为15%。
(4)团队协作能力，主要考察学生在竞赛小组中和其他同学的团队意识和协作能力，鼓励学生在团队共同努力下完成工作，这部分占总分值的比重为15%。
(5)答辩情况，根据学生对作品自述和针对一些具体问题的回答情况给出相应成绩，考察学生的语言表达和临场发挥能力，这部分占总分值的比重为20%。
2．以竞赛成绩为主要考察对象的评分标准。
这种评分标准是以学生的竞赛成绩为主要考察依据，具有较强的竞争性和挑战性，更受学生欢迎。这种评分方式更适合于结构设计竞赛、测量大赛、高性能混凝土制作大赛等以具体结构性能指标或数据的精确度作为最终目标的竞赛项目。学生为了取得更好的成绩往往不止制作一组作品，在不断的推敲、改良中吸取教训，锻炼从问题出发寻找解决方案的科学思维。具体分值的比重可按如下方法设置。
(1)竞赛成绩，根据比赛结果的排序给出不同的分数档次，以多层框架结构竞赛为例，根据框架结构所能承载的最大重量与框架自重的比值作为比较依据，设一等奖、二等奖、三等奖若干，根据成绩给出相应分数。这部分占总分值的比重为60%。
(2)平时表现，包括学生在作品制作过程中所表现出的创造性、动手能力、团队协作能力等给出综合评判，这部分占总分值的比重为20%。
(3)答辩情况，根据学生对作品自述和针对一些具体问题的回答情况给出相应成绩，这部分占总分值的比重为20%。当做好科技竞赛各项指标的分值比例分配后，可根据学生实际表现情况进行打分，最后给出总分数。该分数作为课程期末总成绩的组成部分，可根据课程特点和对学生能力的培养要求设置权重值。
三、结语
1．科技竞赛是学生普遍欢迎的一项科技活动，若能合理利用则能充分调度学生的学习主观能动性，做到寓教于乐。
2．科技竞赛与课程考核相结合，可改变以往考试形式单一、枯燥的缺点。在灵活考核学生专业知识的基础上对学生创新意识和能力、动手能力、交流能力、团队协作能力等将有较大提高。
3．本文所提出的科技竞赛项目还有待完善，今后将进一步根据其他土木工程专业课程的特点，开发出新的科技竞赛项目，使这一考核体系更加完善。
4．本文所提出的科技竞赛考核方法可不局限于土木工程专业，对其他工科类专业课程也具有普遍意义，我们将对相关院校进一步推广应用。
作者：王晓东 李振国 毕洪涛 单位：哈尔滨理工大学
参考文献
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